卫星定位测量的几个基本概念.ppt
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1、卫星定位测量的基本概念,王百发 2011年9月20日,平面控制网的建立,可采用卫星定位测量、导线测量、三角形网测量等方法。,卫星定位测量技术以其精度高、速度快、全天候、操作简便而著称,已被广泛应用于测绘领域,故本规范将卫星定位测量技术列为平面控制网建立的首选方法。 鉴于GPS特指美国的卫星定位系统;俄罗斯的GLONASS卫星定位系统也于1996年1月18日正式起用;欧盟委员会2002年3月26日最终通过启动GALILEO研制发射计划;我国也建立了北斗卫星导航定位系统。导航卫星定位系统领域将出现多元化或多极化的格局。故,本规范初步引入卫星定位测量概念,代替单一的GPS测量。关于GPS测量部分依然
2、称之为GPS测量。 根据工程测量部门现时的情况和发展趋势,首级网大多采用卫星定位测量控制网,加密网较多采用导线或导线网形式。三角形网用于建立大面积控制或控制网加密已较少使用。所以按卫星定位测量、导线测量和三角形网测量的顺序编写。,1、什么是卫星定位测量?,利用两台或两台以上接收机同时接收多颗定位卫星信号,确定地面点相对位置的方法。 卫星定位测量的概念,主要是面向多元化的全球空间卫星定位系统而提出的,如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧洲的GALILEO等卫星导航定位系统。其不仅仅局限于美国的GPS。 工程测量主要采用载波相位观测值进行相对定位。 目前有多部国家和行业标准也都采用了我们所倡
3、导的这一概念!,2、什么是卫星定位测量控制网?,利用卫星定位测量技术建立的测量控制网。 卫星定位测量控制网,是对应用空间卫星定位技术建立的工程控制网的统称。,3、卫星定位测量控制网的精度要求如何制定?,卫星定位测量控制网主要技术要求的确定,是从工程测量对相应等级的大型工程控制网的基本技术要求出发,并以三角形网的基本指标为依据制定的,也是为了使卫星定位测量的应用具有良好的可操作性而提出的。,4、什么是基线精度计算的计算公式?,相邻点的基线长度中误差公式中的固定误差和比例误差系数,与接收机厂家给出的精度公式(ABD)中的、含义相似。厂家给出的公式和规范(3.2.2)式是两种类型的精度计算公式,应用
4、上各有其特点。基线长度中误差公式主要应用于控制网的设计和外业观测数据的检核。,5、如何对外业观测精度进行评定?,卫星定位测量控制网外业观测精度的评定,应按异步环的实际闭合差进行统计计算。这里采用全中误差的计算方法,来衡量控制网的实际观测精度,网的全中误差不应超过基线长度中误差的理论值。,6、什么是卫星定位测量控制网设计?,卫星定位测量控制网的设计是一个综合设计的过程,首先应明确工程项目对控制网的基本精度要求,然后才能确定控制网或首级控制网的基本精度等级。最终精度等级的确立还应考虑测区现有测绘资料的精度情况、计划投入的接收机的类型、标称精度和数量、定位卫星的健康状况和所能接收的卫星数量,同时还应
5、兼顾测区的道路交通状况和避开强烈的卫星信号干扰源等;,7、为什么要联测2个以上高等级国家平面控制点?,由于卫星定位测量所获得的是空间基线向量或三维坐标向量,属于其相应的空间坐标系(如GPS WGS84坐标系),故,应将其转换至国家坐标系或地方独立坐标系方能使用。为了实现这种转换,便要求联测若干个旧有控制点以求得坐标转换参数。故,规定联测2个以上高等级国家平面控制点或地方坐标系的高等级控制点;,8、为什么要求对长边要构成大地四边形?,对控制网内的长边,宜构成大地四边形或中点多边形的规定,主要是为了保证控制网进行约束平差后坐标精度的均匀性,也是为了减少尺度比误差的影响。,9、什么是可靠性?,有多余
6、观测的控制网才有可靠性所言;可靠性的定义就是多余观测数与所有独立观测数的比值;工程控制网通常规定该比值不小于1/3。,10、为什么各等级网中构成闭合环或附合路线的边数不宜多于6条?,规范课题组对mn环组成的连续网形进行了研究,结果发现:三条边的网型、四条边的网型、五条边的网型、六条边无限大的网型都能达到要求。八条、十条边的网型规模不管多大均无法满足网的平均可靠性指标为1/3的要求。故,规定卫星定位测量控制网中构成闭合环或附合路线的边数以6条为限值。简言之,如果异步环中独立基线数太多,将导致这一局部的相关观测基线可靠性降低。,11、为什么要求控制网要由独立观测边构成闭合环或附合路线?,由于卫星定
7、位测量过程中,要受到各种外界因素的影响,有可能产生粗差和各种随机误差。这种误差对同步观测的影响可能是一致的系统性的,同步环检验无法发现,因此,要求由非同步独立观测边构成闭合环或附合路线,就是为了对观测成果进行质量检查,以保证成果可靠并恰当评定精度;,12、为什么GPS控制网的工作量与接收机台数不相关?,在一些规范和专业教科书中,各有观测时段数、施测时段数、重复设站数、平均重复设站数、重复测量的最少基线数、重复测量的基线占独立确定的基线总数的百分数等不同概念和技术指标的规定,且在观测基线数的计算中均涉及到GPS网点数、接收机台数、平均重复设站数、平均可靠性指标等四项因素;工程应用上也显得比较繁琐
8、、条理不清。 规范组研究认为:GPS控制网的工作量与接收机台数不相关。推论见规范说明。,13、为什么规定全网独立观测基线总数不宜少于必要观测基线数的1.5倍 ?,规范组研究成果,基于工程控制网通常取1/3为网的可靠性指标进行公式推导得出的。详见规范说明。 故,规定全网独立观测基线总数,不宜少于必要观测基线数的1.5倍。必要观测基线数为网点数减1。作业时,应准确把握以保证控制网的可靠性。,14、为什么控制网布设时,每个点至少应与一个以上的相邻点通视?,卫星定位测量控制网的点位之间原则上不要求通视,但考虑到在使用其他测量仪器对控制网进行加密或扩展时的需要,故提出控制网布设时,每个点至少应与一个以上
9、的相邻点通视;,15、为什么要有卫星高度角的限制?,卫星高度角的限制主要是为了减弱对流层对定位精度的影响,由于随着卫星高度的降低,对流层影响愈显著,测量误差随之增大。因此,卫星高度角一般都规定大于15;,16、为什么测站要求避开周围的电磁波干扰源?,定位卫星信号本身是很微弱的,为了保证接收机能够正常工作及观测成果的可靠性,故应注意避开周围的电磁波干扰源。,17、什么是多路径效应 ?,如果接收机同时接收来自卫星的直接信号和很强的反射信号,这样会造成解算结果不可靠或出现错误,这种影响称为多路径效应。为了减少观测过程中的多路径效应,故提出控制点位要远离强烈反射卫星接收信号的物体。,18、什么是符合要
10、求的旧有控制点?,符合要求的旧有控制点就是指满足卫星定位测量的外部环境条件、满足网形和点位要求的旧有控制点。,19、为什么要采用相对定位模式,GPS定位有绝对定位和相对定位两种形式,本规范所指的定位方式为相对定位; 依据测距的原理,GPS定位可划分为伪距法定位、载波相位测量定位和GPS差分定位等。规范的GPS定位特指载波相位测量定位,测地型接收机目前主要采用载波相位观测值等进行相对定位。手持机采用的是伪距法定位模式。,20、什么是双频接收机和单频接收机?,GPS定位卫星使用两种或两种以上不同频率的载波,即载波、载波等;只能接收载波的接收机称为单频接收机,能同时接收载波和载波的接收机称为双频接收
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